一种大型空间结构热稳试验精度量化评估方法技术

本发明专利技术提供了一种大型空间结构热稳试验精度量化评估方法，包括以下步骤：S1：获取大型空间结构在进出地影全周期内的多组热变形测量数据集合；S2：构建精度评价模型，包括大型空间结构热稳定性在X、Y、Z三个方向上单向点位测量精度U

【技术实现步骤摘要】
一种大型空间结构热稳试验精度量化评估方法


[0001]本专利技术涉及大型空间结构热稳试验精度评价模型构建和测量精度量化评估，尤其涉及一种大型空间结构热稳试验精度量化评估方法。

技术介绍

[0002]航天器在轨运行过程中，大型空间结构始终经历着复杂的空间环境，受到太阳辐照时结构快速升温，太阳被地球或者航天器本身遮挡时结构快速降温，进出地影时结构会产生巨大温差，这些效应都会使航天器结构出现热应变和热变形，其结构热稳定直接影响平台和载荷性能指标实现。大型空间结构热稳测量试验需要在模拟航天器进出地影周期内逐级热流交变时间间隔，完成大型结构高精度热变形多次测量，从而获取动态热稳变形(结构热稳定性)情况。传统稳态热变形测量仅需在稳定温度状态下获取一组热变形测量数据即可预示该温度状态下结构在轨形位精度，但大型空间结构热稳测量试验需要在航天器进出地影周期内逐级热流交变状态下，获取多组热变形测量数据集合，从而预示大型空间结构进出地影全周期内的结构在轨形位精度，因此，在测量航天器大型结构稳态热变形时，往往需要较长的测量时间。

技术实现思路

[0003]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种大型空间结构热稳试验精度量化评估方法，通过大型空间结构热稳试验获取的结构变形测量数据集合，基于数据集合误差分布状态构建了精度评价模型，对结构热稳定性在X、Y、Z三个方向上测量精度进行了量化评估，从而精准预示了大型空间结构在轨运行中进出地影周期内瞬态外热流交变作用下动态热稳变形(结构热稳定性)情况，并极大幅度缩减测试时间。
>[0004]本专利技术采用如下技术方案实现：
[0005]一种大型空间结构热稳试验精度量化评估方法，包括以下步骤：
[0006]S1：获取大型空间结构在进出地影全周期内的多组热变形测量数据集合；
[0007]在国内首次某大型空间结构平台整器级热稳定测试试验中，在真空低温环境下实现空间瞬态外热流交变模拟的基础上，采用热真空环境下四相机组网快速摄影测量系统，配置了支撑四相机同步拍摄的运动工装系统和集中控制系统，并采用多摄站组网并行自动化控制手段实现四相机摄影数据获取及传输，可充分保证了大型空间结构热稳定性变形数据的分钟级地快速测量，如图1所示。
[0008]S2：构建精度评价模型，包括大型空间结构热稳定性在X、Y、Z三个方向上单向点位测量精度U
SX
、U
SY
、U
SZ
；
[0009]S3：基于所述精度评价模型对所述热变形测量数据集合的测量精度进行量化评估，获取结果。
[0010]根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述精度评价模型具体包含：
[0011]控制场内已标定基准长度在X、Y、Z三个方向上的单向点位测量误差U
ΔX
、U
ΔY
、U
ΔZ
；
[0012]控制场内已标定基准长度在X、Y、Z三个方向上的单向点位溯源标定误差U
CX
、U
CY
、U
CZ
；
[0013]控制场内所有测量采样点(表征点)在X、Y、Z三个方向上的单向重复性测量误差δ
X
、δ
Y
、δ
Z
。
[0014]进一步地，所述精度评价模型为：
[0015][0016][0017][0018]其中，
±
代表测量精度量值的方向，置信度k取1或2。。
[0019]进一步地，所述精度评价模型的置信度为k，在工业测试系统及仪器的测量精度评价中，k取1或2；国家计量单位对工业测试系统及仪器进行量值溯源标定的基准，k取3。本专利技术所述精度评价模型置信度k取1或2。
[0020]进一步地，步骤S3具体包括以下步骤：
[0021]S3
‑
1：U
ΔX
、U
ΔY
、U
ΔZ
量化评估；
[0022]S3
‑
2：U
CX
、U
CY
、U
CZ
量化评估；
[0023]S3
‑
3：δ
X
、δ
Y
、δ
Z
量化评估。
[0024]进一步地，步骤S3
‑
1具体包括以下步骤：
[0025]S3
‑1‑
1：测量控制场内已标定的n个基准长度的标定值L
0i
，其中，i＝1,
…
,n；
[0026]S3
‑1‑
2：在航天器进出地影全周期内热稳变形测量数据中，获得n个长度的各m次测量值L
ij
，其中，i＝1,
…
,n，j＝1,
…
,m；
[0027]S3
‑1‑
3：求得第i个长度的第j次测量误差的绝对值ΔL
ij
|，即：
[0028]|ΔL
ij
|＝|L
ij
‑
L
0i
|
[0029]S3
‑1‑
4：求得第i个长度的第j次的点位测量误差(U
Δij
)，即：
[0030][0031]S3
‑1‑
5：求得第i个长度的第j次的单向点位测量误差(U
ΔXij
)，即：
[0032][0033]S3
‑1‑
6：全周期内变形测量数据中单向点位测量误差(U
ΔXij
、U
ΔYij
、U
ΔZij
)集合样本分布特征统计验证，经验证单向点位测量误差(U
ΔXij
、U
ΔYij
、U
ΔZij
)集合符合正态分布；
[0034]S3
‑1‑
7：求得所有单向点位测量误差集合样本的平均值及标准偏差，即(S(U
ΔXij
)、S(U
ΔYij
)、S(U
ΔZij
))；
[0035]S3
‑1‑
8：所有测量数据集合的单向点位测量误差集合进行总体样本评估。
[0036]进一步地，步骤S3
‑1‑
8具体为：
[0037]当置信度k为1时，
[0038][0039][0040][0041]当置信度k为2时，
[0042][0043][0044][0045]进一步地，步骤S3
‑
2具体为：
[0046]测量控制场内已标定的n个基准长度的溯源标定误差U
C
，即可求得U
CX
、U
CY
、U
CZ
为：
[0047]当置信度k为2时，
[0048][0049]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型空间结构热稳试验精度量化评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：获取大型空间结构在进出地影全周期内的多组热变形测量数据集合；在国内首次某大型空间结构平台整器级热稳定测试试验中，在真空低温环境下实现空间瞬态外热流交变模拟的基础上，采用热真空环境下四相机组网快速摄影测量系统，配置了支撑四相机同步拍摄的运动工装系统和集中控制系统，并采用多摄站组网并行自动化控制手段实现四相机摄影数据获取及传输，可充分保证了大型空间结构热稳定性变形数据的分钟级地快速测量；S2：构建精度评价模型，包括大型空间结构热稳定性在X、Y、Z三个方向上单向点位测量精度U
SX
、U
SY
、U
SZ
；S3：基于所述精度评价模型对所述热变形测量数据集合的测量精度进行量化评估，获取结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述精度评价模型具体包含：控制场内已标定基准长度在X、Y、Z三个方向上的单向点位测量误差U
ΔX
、U
ΔY
、U
ΔZ
；控制场内已标定基准长度在X、Y、Z三个方向上的单向点位溯源标定误差U
CX
、U
CY
、U
CZ
；控制场内所有测量采样点(表征点)在X、Y、Z三个方向上的单向重复性测量误差δ
X
、δ
Y
、δ
Z
。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述精度评价模型为：3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述精度评价模型为：3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述精度评价模型为：其中，
±
代表测量精度量值的方向，置信度k取1或2。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述精度评价模型的置信度为k，k取1或2。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S3具体包括以下步骤：S3
‑
1：U
ΔX
、U
ΔY
、U
ΔZ
量化评估；S3
‑
2：U
CX
、U
CY
、U
CZ
量化评估；S3
‑
3：δ
X
、δ
Y
、δ
Z
量化评估。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S3
‑
1具体包括以下步骤：S3
‑1‑
1：测量控制场内已标定的n个基准长度的标定值L
0i
，其中，i＝1,
…
,n；S3
‑1‑
2：在航天器进出地影全周期内热稳变形测量数据中，获得n个长度的各m次测量值L
ij
，其中，i＝1,
…
,n，j＝1,
…
,m；S3
‑1‑
3：求得第i个长度的第j次测量误差的绝对值|ΔL
ij
|，即：|ΔL
ij
|＝|L
ij
‑
L
0i
|S3
‑1‑
4：求得第i个长度的第j次的点位测量误差(U
Δij
)，即：S3
‑1‑
5：求得第i个长度的第j次的单向点位测量误差(U
ΔXij
)，即：
S3
‑1‑
6：全周期内变形测量数据中单向点位测量误差(U
ΔXij
、U
ΔYij
、U
ΔZij
)集合样本分布特征统计验证，经验证单向点位测量误差(U
ΔXij
、U
ΔYij
、U
ΔZij
)集合符合正态分布；S3
‑1‑
7：求得所有单向点位测量误差集合样本的平均值及标准偏差，即(S(U
ΔXij
)、S(U
ΔYij<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王睿明，张鹏嵩，吴东亮，杨晓宁，柳晓宁，刘泽元，王丹艺，蒋山平，裴一飞，谢吉慧，刘守文，
申请(专利权)人：北京卫星环境工程研究所，
类型：发明
国别省市：